金屬零件長期暴露在陽光、大氣、潮濕等自然環(huán)境中，易受到酸、堿、鹽等化學物質(zhì)的侵蝕。為了保護金屬零件，增強美觀，須采用在零件表面做裝飾處理的方法來達到防護和裝飾的目的。金屬零件常用的表面處理的方法有電鍍(鍍鋅、鍍鉻)、鋁合金陽極氧化、噴漆等。

　　摘　要：筆者詳細地介紹了金屬零件表面防護和裝飾常用的幾種處理方法：電鍍(鍍鋅、鍍鉻)、鋁合金陽極氧化、噴漆的工藝過程及特點。

　　關(guān)鍵詞：冶金工程師論文發(fā)表,金屬零件,表面處理工藝,電鍍,鋁合金陽極氧化

　　一、金屬零件的電鍍(鍍鋅、鍍鉻)

　　(一)鍍前準備 鍍鋅、鍍鉻的鍍前準備是相同的

　　1.磨光

　　磨光是用磨光輪(或帶)對零件表面進行加工的過程。磨光的目的是去掉零件表面的毛刺、氧化皮、銹蝕、沙眼、劃傷、焊渣等表面缺陷，提高零件的平整度。

　　2.拋光

　　拋光分為粗拋、中拋、精拋。粗拋是用硬輪對經(jīng)過或未經(jīng)過磨光的表面進行拋光，它對基材有一定的磨削作用，能去除粗的磨痕。中拋是用較硬的拋光輪對經(jīng)過粗拋的表面作進一步的拋光加工，它能去除粗拋留下的劃痕。精拋則是拋光的最后工序，用較軟輪拋光獲得鏡面光亮的表面。它對基材的磨削作用很小。

　　3.脫脂

　　常用脫脂的方法包括有機溶劑脫脂、化學脫脂、電化學脫脂和超聲波脫脂等。

　　4.浸蝕

　　浸蝕包括一般浸蝕、光亮浸蝕、弱浸蝕。一般浸蝕可除去金屬零件表面上的氧化皮和銹蝕物。光亮浸蝕可溶解金屬零件上的薄層氧化膜，除去浸蝕殘渣，并使零件呈現(xiàn)出基體金屬的結(jié)晶組織，提高零件光澤。弱浸蝕是在零件放入電鍍槽前進行的，弱浸蝕可中和零件表面的殘堿(鋁件堿洗)，除去表面預處理中產(chǎn)生的薄氧化膜，使表面活化，提高基體金屬與鍍層的結(jié)合強度。

　　(二)鍍鋅

　　鋅易溶于酸，也能溶于堿，故稱它為兩性金屬。鋅在干燥的空氣中幾乎不發(fā)生變化。鋅鍍層經(jīng)鈍化處理、染色或涂覆護光劑后，能顯著提高其防護性和裝飾性。一般作為鉚釘、螺釘，以及非重要部位的金屬表面處理。

　　鍍鋅溶液有氰化物鍍液和無氰化物鍍液兩類。氰化鍍鋅溶液均鍍能力好，得到的鍍層光滑細膩，在生產(chǎn)中被長期采用。但由于氰化物劇毒，對于兒童玩具及日用品不能使用。對于兒童玩具及日用品的金屬鍍鋅一般采用銨鹽鍍液、堿性鋅酸鹽鍍液、硫酸鹽鍍液等。下面介紹使用銨鹽鍍液的鍍鋅工藝。

　　1.銨鹽鍍鋅工藝特點

　　銨鹽鍍鋅溶液得到的鍍層結(jié)晶細致、光亮，鍍液電流效率高，沉積速度快。銨鹽鍍鋅有幾種不同類型，它們的均鍍能力和深鍍能力也有差別。氯化銨-氨三乙酸鍍液較好，氯化銨-檸檬酸鍍液次之，氯化銨鍍液較差。因此，氯化銨鍍液只適用于電鍍幾何形狀較為簡單的零件。氯化銨-氨三乙酸和氯化銨-檸檬酸鍍液可適用于幾何形狀復雜的零件。銨鹽鍍鋅溶液對鋼鐵設(shè)備腐蝕嚴重，廢水處理也較困難。

　　2.鍍鋅層的后處理

　　第一，去氫。零件在酸洗、陰極電解過程中都可能在鍍層和基體金屬的晶格中滲氫，造成晶格扭歪、內(nèi)應力增大，產(chǎn)生脆性(氫脆)。為消除氫脆，一般采用鍍后加熱處理，使氫逸出。去氫通常在烘箱內(nèi)進行，溫度為200~250 ℃，時間2小時。第二，鈍化處理。為提高鍍鋅層的耐蝕性，增加其裝飾性，改進鍍層與底金屬的結(jié)合力，必須進行鉻酸鹽鈍化處理，使鋅層表面生成一層穩(wěn)定性高、組織致密的鈍化膜。目前，國內(nèi)采用的鈍化處理工藝有彩色鈍化、白色鈍化、黑色鈍化等。

　　3.鍍鉻

　　鉻是最主要的防護裝飾性鍍層之一。由于鉻表面很容易生成鈍化膜(氧化層)。因此，在空氣中很穩(wěn)定，不易變色和失去光澤。除了鹽酸和熱硫酸之外，其它物質(zhì)對鉻沒有浸蝕作用，鍍鉻分為普通鍍鉻、復合鍍鉻、鍍硬鉻等。其中，普通鍍鉻普遍用于金屬玩具、日用品等外觀要求比較高的零部件中。下面以普通鍍鉻溶液鍍鉻的工藝特點。普通鍍鉻溶液是采用硫酸根作催化劑的鉻酸溶液，電流效率在8%~13%。鍍層光亮，拋光性能也比較好，顯微硬度為600~900HV，溶液對設(shè)備腐蝕性較小。與復合鍍鉻相比深鍍能力較差，但受鐵雜質(zhì)的影響較小，溶液容易維護，因而應用廣泛。

　　二、鋁合金的陽極氧化及工藝規(guī)范

　　鋁合金材料表面裝飾處理的最佳選擇是陽極氧化，以鋁為陽極置于硫酸電解液中，利用電解作用，使鋁表面形成陽極氧化膜的過程稱為鋁硫酸陽極氧化。因為硫酸交流陽極氧化電流效率低，氧化膜的耐蝕性差、硬度低，所以很少使用。目前鋁合金材料的表面處理廣泛應用的是硫酸直流陽極氧化，它與其它陽極氧化相比較，生產(chǎn)成本低、氧化膜的透明度高、耐蝕性和耐磨性好、電解著色和化學染色容易等優(yōu)越性。下述為鋁合金硫酸直流陽極氧化的工藝規(guī)范。

　　(一)槽液配制

　　第一，確認氧化槽、酸泵、熱交換器、管道和閥門等不滲漏。向槽內(nèi)加入自來水至工作位，打開管路閥門，開啟酸泵1~2小時，檢查是否有滲漏處，再靜放約10小時，檢查槽內(nèi)水位是否下降。第二，徹底清洗槽子，包括管道和陰極板等，最后用去離子水沖洗一遍。第三，按槽內(nèi)所配溶液體積計算硫酸用量。硫酸應是無色、純度高的工業(yè)一級品，不得使用乳黃色、褐紅(黑)色和渾濁的硫酸，這些現(xiàn)象的硫酸都是硫酸中含有較多的鐵、銅、鉛或氧化物等雜質(zhì)所引起的。第四，槽內(nèi)先加入約3/4高度工作液位的去離子水，然后啟動攪拌和冷卻裝置，緩慢加入硫酸，一般不使溶液溫度大于35 ℃。第五，添加0.1 g/L鋁離子，以硫酸鋁或部分老槽液形式加入。第六，補充去離子水至工作液位，當溶液溫度冷卻至約20 ℃時，關(guān)閉攪拌和冷卻裝置，取樣分析硫酸含量，符合要求即可生產(chǎn)，一般剛開槽生產(chǎn)時硫酸濃度取約低于規(guī)定濃度下限。在配制溶液時，切不可先加濃硫酸，再加水到濃硫酸中，這樣會發(fā)生爆炸。

　　(二)槽液維護的工藝要求

　　第一，防止前道中和(也叫出光)槽液帶入氧化槽。一般中和以后要經(jīng)過兩道水洗，這是因為如果中和槽內(nèi)的硝酸帶入氧化槽，就會造成氧化不成膜或僅形成幾個微米薄膜的現(xiàn)象。即使采用硫酸中和，也至少要經(jīng)過一道水洗，硫酸中和槽內(nèi)含有較多鋁材表面溶解下來的其它金屬離子(尤其是鐵)，如果竄液污染氧化槽，會造成氧化失光嚴重和氧化硬度差等問題。第二，對槽液要定期進行分析，一般只分析游離硫酸和鋁含量。第三，槽液液面上的漂浮物和油污應及時清除，脫落在槽液內(nèi)的鋁工件和雜物應及時撈起。第四，氧化槽液沉淀物較少，一般只需一年倒槽清底一次，此時應刷新或更換陰極板。

　　(三)噴漆

　　噴漆涂裝分為靜電涂裝和非靜電涂裝兩種，目前比較通用的為靜電涂裝，它是通過靜電作用使某種涂料吸附在金屬表面的過程。噴涂涂裝的優(yōu)點是色彩鮮艷，可以根據(jù)設(shè)計需要任意變換顏色，還可以根據(jù)設(shè)計需要在一個零部件上噴涂多種顏色。因此，噴涂涂裝是金屬玩具和金屬日用品零部件最常見的表面處理方法之一。

　　1.噴涂涂裝預處理的工藝流程

　　噴涂涂裝前處理的工藝流程為：領(lǐng)料——上件——磷化——下件——打磨——檢驗(脫漆)——轉(zhuǎn)運。在上述工藝流程中，磷化為關(guān)鍵工序，包括：脫脂、酸洗、表調(diào)等過程。

　　2.噴漆的工藝流程

　　噴涂涂裝的工藝流程為：拉料——上件、換掛具——吹塵——檢驗——前補低涂——靜電操作——后補低涂——轉(zhuǎn)線——檢驗——中涂前補——靜電操作——中涂后補——檢驗——面涂前補——靜電操作——面涂后補——轉(zhuǎn)線——檢驗——面漆前補——靜電操作——面漆后補——檢驗——下件——轉(zhuǎn)運。

　　上述流程中的前補和后補是靜電前后需工人用手工方式對靜電噴涂的死角進行處理。

　　參考文獻：

　　[1]胡傳忻.實用表面前處理手冊[M].北京:北京化學工業(yè)出版社,2003.